Клетка

КЛЕТКА

— элементарная структурная и функциональная единица  растительных и животных организмов, способная к самовоспроизведению  и развитию. Нек-рые микроорганизмы, напр, бактерии, многие водоросли, грибы  и простейшие, могут состоять из одной клетки. Многоклеточные организмы, к к-рым относятся все высшие растения, животные и человек, построены из большого количества различных клеток, объединенных в ткани и органы.

Термин  «клетка» впервые введен англ. ученым Р. Гуком в 1665 г., к-рый, рассматривая под микроскопом тонкие срезы мертвой пробковой ткани растений, заметил, что она составлена из мелких ячеек или клеток, наподобие пчелиных сот, отделенных друг от друга перегородками. Эти элементарные ячейки Гук и назвал клетками. Но Гук наблюдал не живые клетки, а остатки оболочек когда-то жизнедеятельных клеток. Несколькими годами позже англичанин Грю и итальянец Мальпиги обнаружили микроскопич. «мешочки» (т. е. клетки) уже на живых объектах — в разных органах растений. Подобные на-г блюдения были проведены и другими исследователями. Объем экспериментальных данных увеличивался. В 1831 г. англ. ботаник Р. Броун открыл в клетках тропич. растения орхидеи сферич. структуры, названные им ядром, роль к-рых в клетках еще долгое время оставалась неясной.

В 1838 и 1839 гг. появились работы нем. ученых М. Шлейдена и Т. Шванна, в к-рых было показано, что клетки являются основными структурными элементами всех растительных и животных организмов и что в процессе развития они дифференцируются, изменяют свою форму и т. д.

Шванн писал: «Всем отдельным элементарным частицам всех организмов свойственен один и тот же принцип развития, подобно тому, как все кристаллы, несмотря на различие их форм, образуются по одним и тем же законам». Вместе с тем продолжало существовать мнение, что клетки могут возникать, «выкристаллизовываться» из бесструктурной массы некоего доклеточного вещества, и только к концу 50-х гг. 19 в. стало ясно,   что  клетки   возникают только путем деления предшествующих К. «Каждая клетка от клетки» — так кратко сформулировал этот принцип в 1855 г. нем. ученый Рудольф Вирхов. Вторая половина 19 в. ознаменовалась открытием механизма деления К., утверждением представления о главенствующей роли ядра в этом процессе, в процессах жизнедеятельности и наследственности.

Строение клетки. Полного представления о детальном строении и функционировании К., об их взаимодействии друг с другом и с окружающей средой, об изменениях в К. в процессе их жизнедеятельности до сих пор создать не удалось. Такая задача чрезвычайно трудна из-за сложности организации К. и многообразия биохимич. процессов, происходящих в ней. Существует огромное разнообразие К., принадлежащих разным типам организмов (напр., животным и растениям), различным тканям одного многоклеточного организма или даже одной и той же ткани, к-рые на разных этапах развития могут значительно   отличаться   друг   от   друга.

К. являются микроскопич. образованиями, размер к-рых  в среднем составляет 10—50 мкм. Имеются  и значительно более мелкие, и  более крупные клетки — до нескольких сантиметров (яйцеклетки птиц). Однако чаще всего К. нельзя увидеть невооруженным глазом. Для этого необходим микроскоп с увеличением в десятки и сотни раз. Тонкие же детали строения К. можно рассмотреть только с помощью электронного микроскопа при увеличении в десятки и сотни тысяч раз. Клетка состоит из различных компонентов, выполняющих специфич. функции в про-дессе своей жизнедеятельности (1). Во внутреннем содержимом клеток — клеточной цитоплазме расположены структурно обособленные частицы: ор-ганеллы (второе название — органоиды) и различные включения. К ор-ганеллам К. животных относят ядро, митохондрии, эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, микротрубочки и др. В К. растений имеются дополнительные органеллы, так ваз. пластиды (наиболее важные среди них — хлоропласты зеленых растений), вакуоли и пр. Внутриклеточные включения — это скопления продуктов жизнедеятельности К., к-рые либо являются запасными и могут долгое время не включаться в активный метаболизм К. (капельки жира, зерна крахмала, гликогена, кристаллы белков ИЛИ солей органич. к-т и др.), либо предназначены для выброса из К. (отходы, секреторные гранулы). Цитоплазма содержит значительное количество воды, до 20% белка. В ней находится много ферментов. Цитоплазму называют также основной плазмой или гиалоплазмой.

В клетках  бактерий и цианобактерий (сине-зеленых  водорослей) отсутствует морфологически обособленное ядро, вследствие чего этот тип организмов назвали прокариотами, в отличие от клеток, имеющих ядро,— так наз. эукариотов.

Снаружи тело клетки ограничено тонкой мембраной, так  наз. цитоплазматич. мембраной (плазматич. мембрана, клеточная мембрана, плазмолемма), имеющей сложное строение и выполняющей многочисленные функции. Это образование является примером единичной, или элементарной, мембраны, принципы организации к-рой применимы и к мембранам других органелл. Морфологически элементарная мембрана представляет собой тончайшее пленочное образование (толщиной до 10 им), состоящее из двойного слоя молекул жирных кислот с погруженными   в него    частично или полностью молекулами белков (2). Нек-рые органеллы (ядра, митохондрии, пластиды растительных К.) целиком окружены двойными элементарными мембранами. Другие органеллы представляют собой стопки, наборы уплощенных мембранных пузырьков — цистерн (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, внутренние мембранные структуры хлоропластов), в промежутках между к-рыми может располагаться вещество основной плазмы. Мембраны клеточных органелл обособляют в клетке относительно замкнутые пространства, в к-рых одновременно, не мешая друг другу, осуществляются разнородные сложные процессы биосинтеза и распада многих химич. соединений. Мембраны клеточных органелл содержат   ферментные   комплексы,   катализирующие сложные многоступенчатые биохимич. реакции — цепи обменных процессов; упорядоченность расположения ферментов на мембране обусловливает возможность быстрого осуществления реакции только в одном направлении, чего нельзя достичь в свободном р-ре, в к-ром и ферменты, п субстраты (т. е. вещества, с к-рыми взаимодействуют эти ферменты), и промежуточные продукты реакции распределены хаотически. Эффективность химич. процессов, катализируемых с помощью ферментов, прикрепленных к мембранам, во много раз выше эффективности процессов в свободном р-ре. Существует также множество специализированных мембран, в к-рых один вид энергии преобразуется в другой, напр, световая — в химическую (мембраны хлоропластов), световая, механическая или тепловая — в химическую энергию или электрический импульс (нервные клетки) и т. д.